Рычажные, гидравлические и пневматические системы управления
Основными показателями качества работы системы управления являются усилия, ход рычагов и педалей управления и соответственно усилия, развиваемые на исполнительном органе, скорость движения рабочего звена исполнительного органа, число и продолжительность включений в час (ПВ, %), быстрота срабатывания и кпд.
Системы управления непосредственного действия с рычажно-механическим и гидравлическим управлением тормозом показаны на рис. 5.1. В рычажно-механической системе управления (рис. 5.1, а) усилие Р от ноги на педаль А увеличивается рычажной системой /; — 16 в усилие Р на конце ленты Б тормоза.
Передаточное отношение рычажной системы управления
Г /Л k h ’ (5л)
где S — ход педали A; h — ход конца ленты Б.
Усилие на конце ленты
P=iP. (5.2)
> у
В рычажно-гидравлической системе управления (рис. 5.1, б) усилие от ноги на педали управления 6 через гидравлический цилиндр 5 по трубопроводу 4 передается в рабочий цилиндр 3, поршень которого через рычаг 8 воздействует на сбегающий конец тормозной ленты /. Пружины 2 и 7 служат для возврата системы управления в исходное положение после снятия ноги с педали управления.
Передаточное отношение в этом случае
і = і і, (5.3)
у р г ‘ ‘ ‘
где і г’г — передаточные отношения рычажной и гидравлической систем:
іг = djd , (5.4)
где dt и d2~ соответственно диаметры цилиндров управления 3 и 5.
Схемы управления, приведенные на рис. 5.1, применяются обычно для машин небольшой мощности при сравнительно малых количествах включений механизма в час. Расход мощности на управление не должен превышать средних физических возможностей машиниста, равных при длительной работе 40-50 Вт. Положительным свойством системы уп
равления непосредственного действия является возможность плавного регулирования процесса управления рабочим элементом.
|
Рис. 5.1. Схемы управления ленточным тормозом непосредственного действия; 1 — тормозная лента; 2 — пружина; 3 — рабочий цилиндр; 4 — трубопровод; 5 — гидравлический цилиндр; 6 — педаль управления; 7 — пружина; 8 — рычаг. |
В большинстве мобильных строительных машин для земляных работ, кранах и других машинах для облегчения труда машинистов применяются, как правило, системы управления с усилителями гидравлического, пневматического и электрического действия. В этих случаях часть мощности силовой установки машины используется в системе управления для включения исполнительных рабочих органов рабочего оборудования и механизмов. В качестве усилителей в гидросистемах управления применяют гидрообъемные передачи. Для предотвращения пульсации рабочей жидкости и поддержания ее давления на определенном уровне используют гидроаккумуляторы.
К недостаткам гидравлических систем управления относят быстрое нарастание давлений рабочей жидкости (0,1-0,2 с) в исполнительных органах и, как следствие, резкое их включение и возникновение существенных динамических нагрузок в элементах конструкции. Этот недостаток легко устраняется в пневматических системах управления, широко применяемых в дорожно-строительных машинах. Давление в таких системах составляет 0,7-0,8 МПа. Вследствие сжимаемости воз
духа и установки дросселей время нарастания давления в исполнительных органах может легко регулироваться в необходимых оптимальных пределах.
|
Рис. 5.2. Принципиальная схема пневматической системы управления; 1 — двигатель; 2 — компрессор; 3 — фильтр; 4 — воздухозаборник; 5 — предохранительный клапан; 6 — влагомаслоотделитель; 7 — ресивер; 8 — золотник; 9 — пневмокамерная муфта; 10 — шток; 11 ~ пружина; 12 — диафрагма; 13 — клапан быстрого оттормаживания. |
В пневматической системе управления (рис. 5.2) компрессор 2 приводится в движение от двигателя 1. Воздух компрессором всасывается через воздухозаборник 4, фильтр 3 и через влагомаслоотделитель 6 нагнетается в аккумулирующую емкость — ресивер 7. При включении пневматических золотников 8 или 8′ воздух поступает в пневмокамеру муфты или тормоза 9, или в пневмоцилиндр. В пневмокамерах тормозов в отличие от цилиндров функцию поршня выполняет резиновая диафрагма 12, соединенная со штоком 10 и удерживаемая в нормальном положении пружиной 11. Быстрому возвращению диафрагмы пневмокамеры и штока в исходное положение при выключении кроме пружины способствует клапан быстрого оттормаживания 13, выбрасывающий воздух в непосредственной близости от диафрагмы. Предохранительный клапан 5 в системе настраивается на давление, превышающее номинальное на 5-7%. К недостаткам системы пневматического управления относятся: необходимость тщательной очистки воздуха от механических примесей, масла и влаги; несвоевременное удаление конденсата из системы может приводить к ее замерзанию в холодное время.
|
Рис. 5.3. Схема рулевого управления следящего действия; I — гидробак; 2 — насос; 3 — рулевое колесо; 4 — рулевая колонка; 5,6 — обратный клапан; 7 — сервоцилиндр; 8 — золотник; 9 — обратный клапан управляемый; 10 — рабочий цилиндр; II — траверса; 12 — рабочий цилиндр; 13 — пружинный аккумулятор; 14 — зарядный клапан; 15 — клапаны регулирования системы. |
В системах автоматизированного управления рабочими органами, а также при рулевом управлении пневмоколесных машин применяются следящие системы гидропривода. Следящей называют такую гидравлическую систему, которая имеет обратную связь и в которой происходит усиление мощности. На рис. 5.3 приведена схема рулевого управления следящего действия. Принцип действия этой системы состоит в следующем. При повороте рулевого колеса 3, например, вправо, поршень гидроцилиндра рулевой колонки 4 перемещается влево, навинчиваясь по нарезке вала руля. При этом он вытесняет часть жидкосгй из левой полости в сервоцилиндр 7. Под действием давления жидкости поршень сервоцилиндра переместится влево и сдвинет следящий золотник 8 из нейтрального положения II в положение III. При этом жидкость от насоса 2 поступит к двойному управляемому обратному клапану 9, откроет его и переместит поршень рабочего цилиндра 10. Из полости рабочего цилиндра 12 жидкость через клапан 9 и золотник 8 поступит в сливную линию. При этом будет осуществлен поворот колес машин на определенный угол.
При остановке золотника поршень будет перемещать траверсу //, а последняя через жесткую обратную связь — корпус следящего золотника влево до восстановления положения //. При этом подача жидкости к цилиндру 10 и, следовательно, поворот колес прекратятся. Для дальнейшего поворота колес или восстановления первоначального положения колес рулевое колесо управления поворачивается в соответствующую сторону на определенный угол. Таким образом, поворот колео осуществляется по методу слежения за поворотом рулевого колеса. Пружинный аккумулятор 13 с зарядными клапанами 14 и обратными клапанами 5 и б служит для пополнения системы управления маслом в случае его утечки через уплотнения, клапаны 15 и 16 — для регулирования системы.
Применение гидравлической и пневматической систем дает возможность дистанционного управления и автоматизации работы машины с использованием электроники и микропроцессорной техники. Наиболее целесообразны в этих целях комбинации различных систем управления — электрогидравлических и электропневматических.
Широкие возможности автоматизации имеют электрические системы управления, которые применяются на машинах с дизель-электричес — ким и электрическим приводами. Строительные машины с применением бортовых мини-ЭВМ позволяют автоматически оптимизировать рабочие процессы и тем самым существенно поднять их производительность и облегчить работу оператора по управлению машиной.
Для улучшения условий труда машинистов в современных строительных машинах выполняется целый ряд эргономических требований к управлению и рабочему месту.